車(chē)載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用功能與注意事項(xiàng)

1、車(chē)載 GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用功能與注意事項(xiàng)現(xiàn)代人對(duì)于GPS已經(jīng)不是很陌生了，雖然 GPS系統(tǒng)一開(kāi)始是為軍事目的而建立的，但 很快在民用方面得到了極大的發(fā)展。把GPS用于車(chē)載導(dǎo)航來(lái)說(shuō)，有不少人恐怕還只是聽(tīng)說(shuō)過(guò)，沒(méi)有實(shí)踐過(guò)吧。 GPS汽車(chē)應(yīng)用系統(tǒng)的未來(lái)似乎是無(wú)可限量，技術(shù)進(jìn)步帶來(lái)的夢(mèng)想也是 沒(méi)有止境的。GPS汽車(chē)系統(tǒng)為地球表面上每一塊土地提供了一個(gè)全新的、瞬時(shí)可知的地址 這是對(duì)位置和距離制定的新的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)用在了解車(chē)載 GPS 之前大家應(yīng)該知道車(chē)載 GPS 導(dǎo)航的結(jié)構(gòu)和與車(chē)輛跟蹤系統(tǒng)的區(qū)別。就目前的車(chē)載GPS系統(tǒng)終端通常由 GPS模塊、無(wú)線(xiàn)通信模塊、報(bào)警控制模塊、語(yǔ)音控 制模塊、顯示模塊和車(chē)載

2、PC 等幾個(gè)部分組成：1. GPS模塊：安裝到車(chē)輛上的小型裝置，是GPS車(chē)載單元的一部分，用來(lái)接收衛(wèi)星所傳遞的信息。2. 無(wú)線(xiàn)通信模塊：通常采用車(chē)載無(wú)線(xiàn)電話(huà)、電臺(tái)或移動(dòng)數(shù)據(jù)終端（MDT ）以完成信息交互功能。3. 報(bào)警控制模塊：向監(jiān)控中心網(wǎng)絡(luò)發(fā)出報(bào)警訊號(hào)，通報(bào)車(chē)輛異常信息。4. 語(yǔ)音控制模塊：完成聲音控制及服務(wù)等功能。5顯示模塊：用來(lái)顯示位置路況等視頻圖象信息，可選用LCD、CRT或TV顯示。6車(chē)載PC:整合處理各功能模塊，配合相應(yīng)的軟件，完成指定功能，如進(jìn)行數(shù)據(jù)處理， 計(jì)算出所在位置的經(jīng)度，緯度，海拔，速度和時(shí)間等。由于使用環(huán)境的特殊性，作為系統(tǒng)核心的車(chē)載PC的必須體積小，集成度高，功耗低，

3、處理能力強(qiáng)，操作簡(jiǎn)單便捷。目前車(chē)載 PC 較多的使用嵌入式操作系統(tǒng)，如 WINDOWS CE 和嵌入式 LINUX 等 。根據(jù)車(chē)輛使用的頻繁性以及道路的復(fù)雜性的要求，它必須可靠性要 高，且擴(kuò)展性和兼容性要好GPS車(chē)輛應(yīng)用系統(tǒng)一般分為兩大類(lèi)：車(chē)輛跟蹤系統(tǒng)和車(chē)輛導(dǎo)航系統(tǒng)。它們?cè)诠δ苌辖?然不同，一種是用于車(chē)輛的防盜，一種則是用于車(chē)輛的自主導(dǎo)航。由于“只接受，不發(fā)射 ”信號(hào)是GPS是接收系統(tǒng)的一大特點(diǎn)，所以用于防盜的GPS跟蹤系統(tǒng)就是要借助通信網(wǎng)絡(luò)以及政府配套系統(tǒng)給 GPS車(chē)載防盜儀，提供收取使用費(fèi)用的解決方案。而車(chē)載導(dǎo)航儀是通過(guò) 接受衛(wèi)星信號(hào)， 配合電子地圖數(shù)據(jù)， 適時(shí)掌握自己的方位與目的地， 自

4、主導(dǎo)航的模式不收取 任何使用費(fèi)用，用戶(hù)可以根據(jù)自己的需要有選擇的購(gòu)買(mǎi)地圖數(shù)據(jù)。GPS技術(shù)是利用GPS衛(wèi)星信號(hào)接收的，可以24小時(shí)不間斷地接收衛(wèi)星發(fā)送的數(shù)據(jù)參數(shù)結(jié)算 出接收的三維位置、三維方向以及運(yùn)動(dòng)速度和時(shí)間信息。車(chē)載導(dǎo)航儀是通過(guò)接受衛(wèi)星信號(hào)， 配合電子地圖數(shù)據(jù)，適時(shí)掌握自己的方位與目的地，自主導(dǎo)航的模式不收取任何使用費(fèi)用， 用戶(hù)可以根據(jù)自己的需要有選擇的購(gòu)買(mǎi)地圖數(shù)據(jù)。當(dāng)使用者把車(chē)載GPS安裝在車(chē)上后，無(wú)論使用者身處哪個(gè)城市、 城鎮(zhèn)或是郊區(qū)， 我們都能在轉(zhuǎn)瞬之間找到一家餐館或是最近的一家 加油站。就我國(guó)目前已悄然興起 GPS 專(zhuān)業(yè)玩家一族， 他們大部分是戶(hù)外運(yùn)動(dòng)和汽車(chē)越野愛(ài)好者。 這些使用者還

5、可以通過(guò)車(chē)載 GPS 了解車(chē)輛行使方向，這樣就取代傳統(tǒng)的高度計(jì)，還可以顯 示海拔高度等信息。通過(guò) GPS 對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的接受計(jì)算，可以測(cè)算出行駛的具體速度。對(duì)于 那些熱愛(ài)戶(hù)外運(yùn)動(dòng)， 汽車(chē)越野愛(ài)好者來(lái)說(shuō) GPS 讓他們?cè)僖膊粫?huì)為迷失方向而苦惱， 因?yàn)?GPS 導(dǎo)航儀可以讓駕車(chē)者對(duì)行駛道路了如指掌。 GPS 導(dǎo)航儀還提供全程語(yǔ)音提示，駕車(chē)者無(wú)須 觀(guān)察顯示界面就可能實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航的全過(guò)程，使得行車(chē)更加安全舒適。但由于 GPS 車(chē)輛導(dǎo)航系統(tǒng)在中國(guó)市場(chǎng)剛剛起步， 市場(chǎng)氛圍不如 GPS 車(chē)輛跟蹤系統(tǒng)成熟， 但誰(shuí)也不否認(rèn)， 這個(gè)方興未艾的市場(chǎng)具有無(wú)限的升值潛力。 隨著中國(guó)汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展， 汽車(chē) 電子市場(chǎng)的逐漸成熟，

6、 消費(fèi)者也越來(lái)越追求方便實(shí)用， 根據(jù)這一趨勢(shì)， 國(guó)內(nèi)的一些知名的汽 車(chē)廠(chǎng)家，例如一汽、二汽、上海大眾與通用等均有在豪華轎車(chē)或普通轎車(chē)上將 GPS 導(dǎo)航系 統(tǒng)作為標(biāo)準(zhǔn)配置的打算和行動(dòng)。功能1. 導(dǎo)航功能使用者在車(chē)載 GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)上任意標(biāo)注兩點(diǎn)后，導(dǎo)航系統(tǒng)便會(huì)自動(dòng)根據(jù)當(dāng)前的位置， 為車(chē)主設(shè)計(jì)最佳路線(xiàn)。另外，它還有修改功能，假如用戶(hù)因?yàn)椴恍⌒腻e(cuò)過(guò)路口，沒(méi)有走車(chē)載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)推薦的最佳線(xiàn)路，車(chē)輛位置偏離最佳線(xiàn)路軌跡200米以上，車(chē)載 GPS導(dǎo)航系統(tǒng)會(huì)根據(jù)車(chē)輛所處的新位置， 重新為用戶(hù)設(shè)計(jì)一條回到主航線(xiàn)路線(xiàn)， 或是為用戶(hù)設(shè)計(jì)一條從 性位置到終點(diǎn)的最佳線(xiàn)路。2. 轉(zhuǎn)向語(yǔ)音提示功能車(chē)輛只要遇到前方路口

7、或者轉(zhuǎn)彎，車(chē)載 GPS 語(yǔ)音系統(tǒng)提示用戶(hù)轉(zhuǎn)向等語(yǔ)音提示。這樣 可以避免車(chē)主走彎路。 它能夠提供全程語(yǔ)音提示， 駕車(chē)者無(wú)需觀(guān)察起顯示界面就能實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航 的全過(guò)程，使得行車(chē)更加安全舒適 .3. 增加興趣點(diǎn)功能由于我國(guó)大部分城市都處于建設(shè)階段， 隨時(shí)隨地都有可能冒出新的建筑物， 由此， 電子 地圖的更新也成為眾多消費(fèi)者關(guān)心的問(wèn)題。 因此遇到一些電子地圖上沒(méi)有的目標(biāo)點(diǎn)， 只要你 感興趣或者認(rèn)為有必要， 可將該點(diǎn)或者新路線(xiàn)增加到地圖上。 這些新增的興趣點(diǎn)， 與地圖上 原有的任何一個(gè)點(diǎn)一樣，均可套用進(jìn)電子地圖查閱等功能。4. 定位10 米。如果機(jī)GPS 還可以取GPS通過(guò)接收衛(wèi)星信號(hào)，可以準(zhǔn)確地定出其所在的

8、位置，位置誤差小于器里帶地圖的話(huà)，就可以在地圖上相應(yīng)的位置用一個(gè)記號(hào)標(biāo)記出來(lái)。同時(shí)， 代傳統(tǒng)的指南針，顯示方向，取代傳統(tǒng)的高度計(jì)，顯示海拔高度等信息。5. 測(cè)速通過(guò) GPS 對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的接收計(jì)算，可以測(cè)算出行駛的具體速度，比一般的里程表準(zhǔn)確 很多。6. 顯示航跡如果去一個(gè)陌生的地方，去的時(shí)候有人帶路，回來(lái)時(shí)怎么辦？不用擔(dān)心， GPS 帶有航 跡記錄功能，可以記錄下用戶(hù)您車(chē)輛行駛經(jīng)過(guò)的路線(xiàn)，小于 10 米的精度，甚至能顯示兩個(gè) 車(chē)道的區(qū)別?；貋?lái)時(shí)，用戶(hù)可以啟動(dòng)它的返程功能，讓它領(lǐng)著你順著來(lái)時(shí)的路線(xiàn)順利回家?？偨Y(jié)車(chē)載 GPS 技術(shù)的應(yīng)用正向更深層次發(fā)展，就讓我我們拭目以待吧。車(chē)載GPS系統(tǒng)設(shè)計(jì)的特

9、殊要求和注意事項(xiàng)消費(fèi)類(lèi)手持設(shè)備和車(chē)載應(yīng)用是 GPS 最大的兩個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域， GPS 系統(tǒng)接收來(lái)自遙遠(yuǎn)太空的微 弱信號(hào)， 本身對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和元器件接收靈敏度的要求就很高； 而相對(duì)于消費(fèi)類(lèi)的 GPS 應(yīng)用， 車(chē)載GPS因應(yīng)用環(huán)境特殊，在設(shè)計(jì)時(shí)需要注意的問(wèn)題就更多了。 SiGe半導(dǎo)體戰(zhàn)略總監(jiān) Stefan Fulga 先生表示： “定位和跟蹤的靈敏度、 位置信息的準(zhǔn)確度、 重新定位時(shí)間等僅僅是工程師 在構(gòu)建車(chē)載 GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)時(shí)所面對(duì)的部分難題。在嚴(yán)苛的環(huán)境，如城市峽谷中，維持導(dǎo)航 質(zhì)量是保持良好用戶(hù)體驗(yàn)的關(guān)鍵所在。 ”TriQuint 半導(dǎo)體的GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)時(shí)，GPS 接收機(jī)的要解決這些難題，首先

10、要對(duì)車(chē)載 GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)環(huán)境有所了解, GPS產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理Josh Raha就表示：對(duì)射頻工程師來(lái)說(shuō)，在設(shè)計(jì)車(chē)載 相對(duì)于個(gè)人導(dǎo)航設(shè)備，他們必須考慮到三個(gè)關(guān)鍵的差異。首先是接收天線(xiàn)與 相對(duì)位置，其次是大小，最后運(yùn)行環(huán)境也很重要。 ”他進(jìn)一步解釋?zhuān)?“在個(gè)人導(dǎo)航設(shè)備中，所有的組件都集中在一起。但在汽車(chē)中，天線(xiàn)可能 距離GPS接收機(jī)三四米之遙，會(huì)受到額外的線(xiàn)路損耗和可能存在的干擾的影響，因此車(chē)頂 天線(xiàn)必須要 “有源 ”，也就是說(shuō)它需要有內(nèi)置濾波和增益功能。因此，整個(gè)射頻接收鏈路（第一個(gè)聲表面波濾波器、 低噪聲放大器、 第二個(gè)聲表面波濾波器 ）必須設(shè)計(jì)到車(chē)頂天線(xiàn)盒之內(nèi)。 線(xiàn)路的另一端 （座位或儀

11、表板下 ）還需要另一個(gè)表面聲波濾波器，有可能還需要另一個(gè)低噪聲放大器，來(lái)確保傳輸?shù)?GPS接收芯片組的信號(hào)清晰可靠。除了保證芯片組接收到高質(zhì)量的信號(hào)，提高接收器的靈敏度也很重要，一方面它可以進(jìn)一步提高定位的效果，另一方面也可以適當(dāng)降低設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)接收鏈路的難度，SiGe最新的SE4150L 器件就是一個(gè)好例子， O2Micro 的 OZE167 也是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。 此外，針對(duì)于車(chē) 載環(huán)境的特殊之處，SiGe最新的RFIC器件（如SE4150L等）集成了一個(gè)高性能低噪聲放大器， 以及用于雙天線(xiàn)系統(tǒng)的天線(xiàn)開(kāi)關(guān)功能。 當(dāng)不發(fā)熱的熱反射擋風(fēng)玻璃或擋風(fēng)玻璃加熱器削弱了 GPS接收的性能時(shí)，雙天線(xiàn)系統(tǒng)便會(huì)

12、連接外部GPS天線(xiàn)，以保持導(dǎo)航性能。另外，首次定位時(shí)間（Time to First Fix, TTFF）的快慢是各類(lèi) GPS應(yīng)用都需要關(guān)注的技術(shù)指標(biāo)，有些方案在冷啟動(dòng)的條件下， TTFF 長(zhǎng)達(dá) 30 秒以上，嚴(yán)重影響了用戶(hù)的使用體驗(yàn)。 O2Micro 的 James Wang 表示：“有些用戶(hù)甚至?xí)驗(yàn)榈却龝r(shí)間過(guò)長(zhǎng)而頻繁重啟系統(tǒng)，結(jié)果導(dǎo)致定位時(shí)間進(jìn)一步被延長(zhǎng)，由此產(chǎn)生對(duì) GPS 設(shè)備的抱怨。 ”使用 O2Micro 的 GPS 芯片，在 -135dBm 的測(cè)試環(huán)境下 TTFF 已經(jīng)可以被縮短至 13.5 秒，這是一個(gè)一般用戶(hù)都樂(lè)于接受的時(shí)間。此外一個(gè)需要考慮的重要設(shè)計(jì)因素是系統(tǒng)運(yùn)行的環(huán)境。組件

13、必須在較為寬廣的溫度范圍 內(nèi)工作。汽車(chē)工業(yè)對(duì)于電子供應(yīng)商的資格要求非常復(fù)雜。Josh Raha 先生解釋?zhuān)?“這些要求有兩種：工廠(chǎng)資格和設(shè)備資格。汽車(chē)廠(chǎng)商要求半導(dǎo)體供應(yīng)商的工廠(chǎng)通過(guò) TS-16969 認(rèn)證。 TS-16969 是一個(gè) ISO 技術(shù)規(guī)范，規(guī)定了汽車(chē)相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)的質(zhì)量體系要求。 但是，即便工廠(chǎng)通過(guò)了認(rèn)證， 每件設(shè)備還必須合格才行。 汽車(chē)電子協(xié)會(huì) （Automotive Electronics Council, AEC） 制定了 AEC-Qxxx 系列資格規(guī)范，包括防潮、溫度循環(huán)和震動(dòng)/沖擊等測(cè)試。汽車(chē)設(shè)計(jì)師應(yīng)該選用符合 AEC-Q100 規(guī)范（有源組件 ）或 AEC-Q

14、200 規(guī)范 （無(wú)源組件 ）的電子組 件。車(chē)載 GPS 系統(tǒng)對(duì)可靠性的要求更高，實(shí)現(xiàn)高可靠性除了選擇滿(mǎn)足汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)要求的元器 件外，芯片的集成度、焊接技術(shù)也很重要， James Wang 表示： “將 IC 接腳焊接到電路板上 的技術(shù)，是影響生產(chǎn)可靠度的關(guān)鍵之一，因?yàn)槊恳粋€(gè)焊接點(diǎn)都是一個(gè)潛在的失效因子。O2Micro GPS的芯片OZE167共124個(gè)接腳。IC整合成單芯片后，電路板上的IC數(shù)目減少, 也就意味著接腳的數(shù)目減少，從而減少了失效的可能，即提高了電路的可靠性?！背藗鹘y(tǒng)的導(dǎo)航功能，將GPS系統(tǒng)用于汽車(chē)防盜也是非常實(shí)用的應(yīng)用。Stefan Fulga先生表示：通過(guò)結(jié)合GPS與Wi-Fi、GPRS或WiMAX 技術(shù)來(lái)構(gòu)建一個(gè)通信鏈路，用于跟蹤被 偷竊車(chē)輛；或當(dāng)車(chē)輛不在指定區(qū)域時(shí)使其某些功能失效，就能夠?qū)崿F(xiàn)防止偷竊功能。SiGe憑借在 GPS、 Wi-Fi 和 WiMAX 領(lǐng)域